高中信息技术教育中编程思维培养的实践与思考

摘 要：高中信息技术教育作为培养学生数字素养和创新能力的重要环节，日益重视编程思维的培养。文章围绕高中阶段编程思维实践与思考这一核心议题，提出相应的教学建议。通过理论分析与实践探索相结合的方式，文章为高中信息技术教育中编程思维的有效培养提供了实证依据与策略指导，以期对推动我国信息技术教育改革和创新人才培养有所启示。

关键词：高中信息技术教育；编程思维；推进策略

中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）44-0110-04

在当今信息化社会，编程已成为连接技术与生活的桥梁，其重要性不仅体现在计算机科学领域，更渗透至各行各业，成为新时代人才必备的基本技能之一。高中阶段，作为学生形成稳定认知结构与价值观的关键时期，对编程思维的培养显得尤为重要。编程思维不仅仅是编写代码的能力，更是一种逻辑推理、问题解决和创新创造的思维方式，它能够让学生学会如何像计算机科学家一样思考，将复杂问题拆解为可管理的部分，设计并实现有效的解决方案。

随着人工智能、大数据等前沿技术的飞速发展，编程思维的培养不仅是适应未来社会需求的必然趋势，更是促进个人全面发展、提升国家科技创新能力的重要基石。因此，文章不仅关注于技术层面的传授，更侧重于如何通过编程思维的培养，激发学生的创造力、批判性思维能力以及持续学习的热情，为他们将来在快速变化的世界中成为有能力的决策者和问题解决者打下坚实的基础。

一、 高中信息技术教育中编程思维培养的内涵分析

鼓励学生面对复杂问题时，能够将其拆解为更小、更易管理的部分，这是解决任何编程问题的第一步，也是培养逻辑思维的关键。通过观察和分析问题，识别其中的规律和模式，运用已有的算法或创建新的算法来解决问题，提高问题解决的效率和创造性。

同时，编程思维培养能够教导学生学会抽象化思考，即忽略无关细节，专注于问题的核心本质，构建出问题的抽象模型，这对设计高效且易于维护的程序至关重要。培养学生设计步骤清晰、逻辑严密的解决方案能力，即算法设计能力，这是编程思维的核心，要求学生能够用精确的步骤描述解决问题的过程。强化学生的逻辑思维能力，确保每个编程决策都有充分的逻辑依据，能够在编程过程中进行有效推理，验证解决方案的正确性和可行性。通过不断地试错、调整和优化，使学生理解编程是一个迭代过程，学会从错误中学习，培养耐心和韧性。

在编程项目中，强调团队合作的价值，提升学生的沟通交流能力，学会如何在团队中分享思路、协调工作，共同完成项目目标。鼓励学生在理解基本原理的基础上，勇于尝试新技术、新方法，将编程思维应用于跨学科的项目实践中，培养创新意识和实践能力。

从教学实践层面看，编程要求学生按照特定的逻辑顺序组织代码，这能锻炼学生分析问题、拆解任务的能力。通过设计算法解决问题，学生学会如何将复杂问题分解为一系列可执行的小步骤，从而逐步培养起严谨的逻辑思维。编程不仅仅是编写代码，更重要的是通过编程解决实际问题。在信息技术课堂上，教师可以通过案例教学，让学生面对真实世界的问题，运用编程思维找到解决方案，这有助于学生养成主动探索和实践的习惯。

编程提供了一个无限可能的创造空间，学生可以通过编程实现自己的创意想法，无论是开发一个游戏、设计一个网站还是解决一个社区问题。这种从无到有的创造过程极大地激发了学生的想象力和创新能力。此外，在许多项目中，编程往往需要团队协作完成。学生在合作过程中学习如何有效沟通自己的想法，如何协调资源，以及如何共同解决问题，这些技能对未来职场同样重要。信息技术领域更新迅速，编程语言和技术也在不断进化。通过培养编程思维，学生学会自我驱动地寻找学习资源、阅读文档、参与在线社区讨论，从而适应快速变化的技术环境。

编程思维可以与其他学科如数学、物理、艺术等相结合，通过跨学科项目，学生不仅能加深对编程的理解，同时也能在其他领域发现编程的应用价值，提高综合素养。为此，在平时，笔者通过项目驱动，让学生在实践中学习编程，解决实际问题。利用可视化编程工具：初期使用Scratch、Blockly等可视化编程语言降低入门门槛，逐步过渡到Python等更高级的语言。积极提供开放性任务，鼓励学生探索不同的解决方案，从失败中学习。参与编程竞赛和科技节等活动，增加学习动力，培养竞争与合作精神。并且在编程教学中，要加强团队协作、沟通表达等非技术性技能的培养。

二、 高中信息技术教育中编程思维培养的价值内核

编程思维要求学生学会以逻辑严谨的方式思考问题，通过分析、分解和重构问题来寻找解决方案，这种能力在日常生活和未来职场中均至关重要，有助于学生形成高效、有序的思考习惯。在编程过程中，学生被鼓励探索不同的方法来实现功能，这激发了他们的创新思维和创造力。编程不仅是遵循规则，更是在规则内寻求突破和优化，为学生提供了无限的想象空间。

随着科技的迅速发展，编程已成为一项基础技能，编程思维的培养使得高中生能更好地迎接数字化时代，无论他们未来选择哪个行业，这种能力都将使他们在竞争中占据优势。编程思维的训练涉及数学、逻辑、工程等多个学科，促进学生跨学科整合知识，解决综合性问题，增强学科间的关联理解，为终身学习打下坚实基础。

此外，在编程过程中，学生需处理大量数据，这增强了他们对信息的敏感度和处理能力，同时理解技术背后的社会伦理和责任，培养成为有责任感的数字公民。需要注意的是，许多编程项目需要团队合作，这促进了学生之间的沟通与协作，学习如何有效地表达想法、倾听他人意见，以及如何在团队中发挥作用，为未来职场合作奠定基础。编程领域更新迅速，要求学生不断学习新知识、新技术。编程思维的培养让学生学会自我驱动学习，适应快速变化的技术环境，保持个人竞争力。

值得注意的是，编程思维训练学生如何系统地分析问题，识别模式，以及设计算法来解决问题。这种能力超越了编程本身，适用于任何需要逻辑推理和创造性解决方案的领域，如科学研究、商业决策和日常生活的复杂情境。编程教育鼓励学生通过编码实现创意，从构思到原型，再到最终产品。这种过程培养了学生的创新精神和设计思维，使他们能够在面对现实世界挑战时，提出新颖而有效的解决方案。此外，技术的快速发展要求个体持续学习，编程思维的培养让学生意识到学习是一个永无止境的过程。它激励学生保持好奇心，勇于探索未知，不断提升自我，以适应不断变化的世界。

三、 高中信息技术教育中编程思维培养的效果集成

编程要求学生按照逻辑顺序组织指令，以实现特定功能。这种练习有助于学生在面对复杂问题时，能够将其分解为更小、更可管理的部分，然后逐个解决，从而显著增强他们的逻辑思维能力。编程不仅仅是遵循规则，更是在规则内创造新事物的过程。它鼓励学生发挥想象力，设计并实现自己的项目，促进创新思维的发展。

编程实践中常遇到预期之外的结果，这促使学生分析问题所在，调试代码，直至找到解决方案。这一过程锻炼了学生面对挑战时的耐心、细致观察力及灵活应对问题的能力。通过编程，学生学习如何像计算机一样思考，即运用抽象化、自动化和逻辑推理等计算思维方法来解决问题，这是信息时代重要的思维模式。

在很多项目中，编程往往不是孤立进行的，学生需要与他人协作，共同完成任务。这不仅促进了团队合作，还锻炼了学生的沟通交流能力，使其学会如何有效地表达技术概念和想法。此外，信息技术领域更新迅速，编程语言和工具也在不断进化。教育过程中鼓励学生自我探索、查阅文档和参与在线社区，培养了他们自主学习和适应新技术的能力。不能否认的是，具备编程思维的学生在选择科学、技术、工程和数学等相关领域作为职业道路时，将拥有更强的竞争力。随着数字化转型的加速，这样的能力变得日益重要。

四、 高中信息技术教育中编程思维培养的现状分析

（一）政策推动与重视程度提高

近年来，多个国家和地区政府意识到编程教育对未来劳动力市场的重要性，纷纷出台相关政策支持编程教育的普及。中国也不例外，教育部在新课标中强调了信息技术课程的地位和编程教育的重要性，旨在从小培养学生的计算思维和创新能力。

（二）课程内容与教学方法的革新

随着信息技术的迅速发展，高中信息技术课程内容不断更新，逐步引入Python、JavaScript等实用编程语言教学，以及人工智能、大数据等前沿技术的初步介绍。教学方法上，越来越多的学校采用项目式学习、翻转课堂等现代教育模式，鼓励学生通过实践来学习编程，培养解决实际问题的能力。

（三）资源与基础设施的差异

虽然一线城市和部分重点高中在编程教育资源、硬件设施上较为先进，能够提供丰富的在线课程、高质量的编程软件和硬件支持，但不少偏远地区和普通高中仍面临资源匮乏的问题。这种不均衡导致了学生学习机会的差距。

（四）师资力量的局限

尽管各地都在努力提升信息技术教师的编程教学能力，但合格的编程教师仍然供不应求。许多信息技术教师本身缺乏足够的编程经验和教学方法，难以有效传授编程思维和技能。

（五）学生兴趣与认知差异

学生对编程的兴趣程度不一，部分学生对编程表现出浓厚的兴趣，积极参与课外编程社团和在线编程平台的学习；而另一部分学生则因初期学习难度大、缺乏兴趣点而感到挫败。此外，性别差异也影响着编程学习的参与度，女生参与编程的比例通常低于男生。

（六）评价体系的挑战

现有的评价体系往往侧重于理论知识考核，而编程思维的评估更为复杂，需要包括创新性、问题解决能力、团队合作等多维度评价。如何建立一套公正、全面的评价体系，以激励学生全面发展，是当前面临的一大挑战。

（七）社会与家庭的认知转变

虽然社会各界对编程教育的认可度不断提高，但部分家长和学生仍存在对编程学习的误解，认为编程是专业人士的专属领域，未能充分认识到编程思维对未来就业和个人发展的重要性。

五、 高中信息技术教育中编程思维培养的问题梳理

（一）课程内容与实际脱节

传统教学内容可能过于理论化，缺乏与实际应用相结合的实例，难以激发学生的学习兴趣。

（二）教学方法单一

仅依赖于讲授式的教学方法，缺乏互动性和实践性，不能有效培养学生主动探索和解决问题的能力。

（三）师资力量不足

部分学校的信息技术教师可能自己对编程掌握得都不够深入，或者缺乏有效的教学方法来传授编程思维。

六、 高中信息技术教育中编程思维培养的推进策略

（一）课程内容与实践结合

设计课程时，应确保理论知识与实践操作紧密结合，让学生在实际操作中体验编程思维的应用。例如，引入“智能交通灯控制系统”项目，学生不仅要学习循环结构、条件判断等编程基础知识，还要通过编程模拟交通灯的控制逻辑，解决不同交通流量下的信号调度问题。这样既学习了理论知识，又在实践中体会到了编程思维的重要性。

（二）分层次教学

鉴于学生基础差异，实施分层次教学，为不同水平的学生提供适合其学习进度的课程内容。例如，某高中设置了“编程入门班”和“高级编程班”。入门班从Scratch图形化编程开始，帮助初学者培养对编程的兴趣；高级班则教授Python或Java等语言，解决更复杂的算法问题，满足有一定基础学生的需求。

（三）项目式学习

通过项目式学习，让学生围绕一个具体项目，从规划、设计到实现，全过程参与，以此培养解决问题的能力。例如，某高中组织“校园环境监测系统”项目，学生需使用传感器、微控制器和编程语言（如Arduino+Python），设计并实现一个能监测校园温湿度、噪声水平的系统。项目不仅让学生学习了编程，还让他们学会了跨学科知识整合和团队合作。

（四）师资培训与资源建设

加强信息技术教师的编程能力和教学法培训，同时丰富校内外学习资源，如在线课程、开源项目等。例如，学校可以邀请阿里巴巴达摩院的专家进行线上或线下培训，让教师了解最新技术动态和教学方法。同时，利用微信平台建立编程学习资源库，包括国内外优质在线课程链接、编程案例库，便于师生随时查阅学习。

（五）建立学习社群

创建线上或线下的编程学习社群，鼓励学生相互交流、合作解决问题，形成良好的学习氛围。例如，在微信群组内建立“编程爱好者联盟”，定期举行编程挑战赛、分享会等活动。学生可以在群内提问、分享自己的项目，甚至与来自其他学校的学生进行跨校合作，提升学习动力和社交能力。

（六）家庭与学校合作

通过家长会、家校合作平台等方式，增强家长对孩子编程学习的认识和支持，形成家校共育的良好环境。例如，举办“家庭编程周末”活动，邀请家长和孩子一起参加编程工作坊，通过简单的亲子编程游戏，让家长了解编程教育的意义，同时增进亲子关系。

（七）评估与激励机制

建立多元化的评价体系，除了考试成绩，还应考虑学生的项目完成情况、创新能力、团队协作能力等，设立奖励机制以激发学生的积极性。例如，可以设立“编程明星”“最佳项目奖”等年度奖项，对表现突出的学生给予表彰，同时，推荐优秀学生参加校内外竞赛，如全国青少年信息学奥林匹克竞赛，让学生在更广阔的舞台上展示自己的才能。

在高中信息技术教育中，编程思维的培养不再仅仅是一种技能的传授，而是成为开启学生未来无限可能的一把钥匙。通过对编程思维内涵的深入剖析，我们认识到它超越了单纯的代码编写，触及逻辑推理、问题解决、创新创造等多维度能力的综合培养。实践表明，将编程思维融入日常教学，不仅能够显著提升学生的信息技术素养，更能激发其内在潜能，促进其全面发展。

然而，我们也发现，这一过程充满挑战，从课程内容的创新到教学方法的改革，从师资力量的提升到学习资源的丰富，每一个环节都需要精心设计与不断优化。通过案例，我们看到了项目式学习、分层次教学、社群建设等策略的有效性，它们为编程思维的培养提供了新的视角和途径。面向未来，高中信息技术教育中编程思维的培养应当更加注重实践与创新的结合，充分利用现代技术手段，如数字化教学平台，构建开放、互动的学习生态。同时，家校合作、社会资源的整合也将成为推动编程教育深化的重要力量。我们期待，在不久的将来，每一位高中生都能在编程思维的引领下，自信地步入信息时代的广阔舞台，成为具有全球视野、创新精神和社会责任感的新一代公民。

七、 结论

总之，高中信息技术教育中编程思维的培养是一场深刻的教育变革，它呼唤着教育者的智慧与勇气，也需要全社会的共同参与和支持。让我们携手前行，在这条充满机遇与挑战的道路上，共同见证编程思维如何点亮每一个学生的未来，为构建更加美好的数字世界贡献力量。

参考文献：

［1］刘明.浅谈高中信息技术教育中编程思维培养［J］.江苏教育，2020（3）：58-60.

［2］郭宇.高中信息技术教育中编程思维培养的实践研究［J］.小学数学参考，2021（9）：25-28.

［3］邢佳慧.创客教育理念下的高中信息技术课程教学与实践研究［D］.牡丹江：牡丹江师范学院，2024.

课题项目：文章系江苏省南京市教育科学“十四五”规划一般课题“推进高中拔尖创新人才培养视域下金属机器人项目深度实践研究”（立项编号：L/2023/045）阶段性成果。

作者简介：张宏亮（1983～），男，汉族，江苏南京人，南京市第二十九中学，研究方向：信息技术、创新教育。